不久之前，现代HMI技术将人和设备或者系统以一种难以想象的方式连接起来。技术越来越先进，不同的组件能够使用同样的语言交谈、通讯以及交互作业。当今的HMI非常直观，功能多样且便于使用。它们能够为操作人员和管理者提供一种工具，借助这种工具，他们可以让自动化和控制系统完成任何任务，而系统也确实能够理解这些指令并会按指令完成任务。
        过去，对于HMI的讨论聚焦于金属控制箱以及安装在控制箱上和控制箱内部的物理器件。而今天，软件成为了这些系统的核心，软件能够与图形用户界面（GUI）、PC工作空间和PLC相连，并在计算机屏幕上实现那些物理器件的功能。这得益于程序的功能越来越强大，只需在HMI上简单轻松地重新配置即可实现新的功能，无需重建新的物理部件。
        基于软件的HMI易于使用，为操作人员和工程师提供了快速操作复杂设备或者过程功能的能力。“设计精良的系统提供了控制功能、自动化功能和决策能力，还内置有数据采集和自动测量功能。”InduSoft公司的产品市场经理Richardw Clark说道：“它能够存储数据，还能够控制在哪里以及如何存储这些数据，并且在需要的时候智能地使用这些数据。而且，数据能够提供给更高层级的系统，例如MES或者CRM，用于实现实时生产、提前订购、库存控制、过程效率调整、SPC、需求调整以及其他报表和分析任务。”
        软件是最大的助推器
        功能强大的软件成为HMI技术最大的助推器。“短期内的发展并不显著，但是长期来看，HMI领域将会被重新定义。”Invensys公司HMI产品管理总裁John Krajewski观察到。
        “我们正在朝着MES/ERP系统和过程控制/工厂自动化之间的无缝连接努力，过程或者作业的全周期跟踪将成为可能，”Pepperl+Fuchs公司的商务开发经理Lou Szabo补充道：“诸如多点触控之类的技术使系统间切换非常轻松，人员可以看到系统的全局。今天的年青一代工人面对HMI显示屏做的第一件事就是用两根手指放大屏幕，软件的功能包罗万象，将工业作业的复杂度提升到新的层级。”

精密的软件引领工业HMI 系统以创新式的新方法实现过程和作业的可视化，并对过程和作业实现从始至终的跟踪，以确保其正确，HMI 正以难以想见的方式实现着各种功能。图片来源：Pepperl+Fuchs

        今天的HMI软件比以前的更安全。它可以最小化人员粗心大意的操作或者计算机的系统的故障CONTROL ENGINEERING China版权所有，使作业不至于受到损害，Tatsoft LLC公司的CEO Marcos Taccolini指出：“现代HMI在协议和流程上采用了更好的故障处理方法提升了作业的安全性，更好的编码、视觉控制和对象建模，降低了规划和操作自动化系统的复杂度。几十年前的HMI软件程序使用汇编语言编写，”他继续道：“它们很复杂，而且阅读起来很困难。每一代新的软件都致力于使用更好且更易于使用的接口来实现更多的功能，以及更快更安全地创建并运行应用程序。毫无疑问CONTROL ENGINEERING China版权所有，最近的软件技术，例如.Net C#编程语言或者用于创建用户接口的WPF和XAML，相比于使用前代或者老式软件工具创建的系统而言，能够实现更加安全的解决方案。”
        由于这些巨大的变化，大多数使用20世纪80、90年代软件产品的工厂都希望通过某种方式改进系统，Tatsoft公司负责销售和市场的高级副总裁Dave Hellyer补充道：“采用新系统就是获得新技术的方法。执着于延长软件工具使用寿命的企业将会面临着越来越高的软件应用程序的维护成本，”Hellyer警告道：“更有甚者，上一代工具的瓶颈将会减缓生产设施和管理信息的流动。在当前严峻的经济环境下，削减对能够提升效率的工具的投资显然不合时宜。反而，现在正是在效率上投资的时候。在繁荣的经济环境中，低效的弊端能够被企业轻松克服。在不同的时间，生产制造企业需要珍惜先进的技术能够带来的任何收益。工业自动化系统具有多个层级，并不一定要一次全部升级。”
        信息入口：更少资源更多功效
        高端HMI的功能非常精密和复杂，但是却很容易使用。功能强大的软件使其更加精确、耐用且具有更优的重复性。“虚拟化就是这种强大功能的代表之一，”Pepperl+Fuchs公司的产品经理Mike Mendicino说道：“如果你购买一套较为昂贵的系统，并且以虚拟机的形式运行20个过程，而不是购买20个独立的物理单元的话，那么软件和硬件所带来的规模效益是很可观的。”
        Siemens Industry公司的产品市场经理Alan Cone同意道：“诸如虚拟技术之类的技术能够提升最终用户和OEM厂商的能力。虚拟技术能够共享资源，同时还能够确保系统的耐用性。它能够降低硬件成本，提升应用程序的便携性。相比于传统的方法，OEM厂商可以搭建一个虚拟机，然后快速地多次使用。这种方法提升了产品的标准化程度、改善设备维护作业、加速了生产周期以及缩短产品投放市场的时间。用户希望HMI能够具备更高的智能性。由于具有更加精密的软件，HMI技术现在还集成了信息入口，能够实现更优的控制、更好的质量以及更多的产量。”
        越来越高级的HMI编程语言能够优化HMI性能，采用其搭建的视觉系统可以具备很多先进的功能，Tatsoft公司的Taccolini补充道：“正如同以前从DOS向Microsoft Windows的迁移给我们的作业方式带来了彻底的改变一样，现在一系列的新型技术创造了新的设计。从采用.Net框架，到硬件图形加速，从64位多核CPU到到成指数增长的通讯带宽和远程云应用程序。”
        软件的革新正在提升一体化程度，InduSoft公司的Clark补充道：“我们的软件是一体化的，所有设备都能够互相通讯，这就是所谓的一体化。还是有一些新型的设备会带来一体化问题和支持问题，但是一旦这种设备普及开来，我们也很愿意将这种技术纳入我们的驱动程序CONTROL ENGINEERING China版权所有，进而以某种方式和我们其他的产品通讯。如果这种新型设备的应用领域较为狭窄和有限，那么它就只会昙花一现。只有采用通用技术的设备才能够普及。”
        越来越集中的系统，移动作业的好处
        确实，复杂的软件能够促进并加速系统的集中化，这是主流趋势。“我通常把HMI看做过程的大脑，”Pepperl+Fuchs公司的Mendicino说道：“控制任务实际上是由DCS完成的，但是现在的DCS隐藏于HMI之后。人机交互和程序都由HMI提供，然后下载到DCS上。由于这个过程不可见，所以并不明显。”
        系统的协同工作能力越来越强，Taccolini同意道，“诸如C#和VB.Net之类的源自Microsoft.Net框架的新编程语言带来很多好处，使用这些语言编写的程序能够使用语言本身和操作系统内置的特性。”他继续道：“就如同本质安全型仪表的工作能量很低无法引起爆炸一样，先进的HMI软件——由于它就是这样设计和制造的——设计本身就能够从本质上防止系统发生故障。”

今天的可视化软件工具利用了功能强大的先进的编程技术，例如Microsoft .Net框架。系统提供了必备的内置模块、组件和功能，确保安全高效地实现数据采集、数据监视和控制、事件和报警通知以及报表和先进的可视化功能。实时数据库确保多个服务器过程和多个客户端站点之间的数据同步，无需进行额外的编程。图片来源：Tatsoft LLC

        诚然，新型硬件给HMI带来了更多能力，但是使这一切成为可能的是软件。“趋势是”Siemens公司的Cone说道：“更多的移动设备，并非用于控制，而是用于信息。它们并不是传统的HMI，但是它们确实反映了当今工业的发展方向。它让工人能够了解系统的状况，而无需长途跋涉进入生产现场。”
        工业自动化中的移动性并非着眼于生产车间，Invensys公司的Krajewski指出，“它支持对过程状况的远程浏览。今天的技术正在对用户界面造成影响，”他继续道，“我们见证了用户界面、平板电脑和智能电话发生的巨大变化“滑动-点击，多点触控。这些不是玩具，它们是技术——能切实应用的技术，能解决实际问题的技术，而且用户确实需要这些技术。HMI软件是一种变化迅速的技术，是一个移动的目标。这些系统能够展示任务的执行情况，它们将对工业自动化带来巨大影响。”
        令大家惊讶的能力
        功能强大的软件将会如何塑造HMI？应用程序和设备在未来定会融合，几乎所有人都会同意。在MMI和HMI出现的早期，应用程序是独立运行且专门设计的。“一个软件包单独运行显示程序，另一个软件包运行数据采集程序，还有一个软件包运行报表程序。”Taccolini说道：“现在，应用程序和显示界面与生俱来地就是一个整体，视野也更加全面。数据流动和数据分析、实时计算和多设备输出都能够作为一个整体进行编程和实现。用户的显示界面具有作为中央节点的应用程序，能够存取所有种类的数据，从用于维护的仪表读数到SCADA显示，再到KPI分析，再到员工通知。”
        未来的HMI软件需要承担起向导的作用，Krajewski说道：“HMI显示屏上显示的内容应该能够帮助操作人员作出更好的决策。压力会导致失误，”他指出：“需要牢记，今天的操作人员通常都缺乏资历，比他们的前辈缺乏经验。HMI软件应该能够帮助决策，确保操作人员更好地完成作业，最小化失误。软件开发人员需要在软件中增加经过验证的结果，操作人员、生产厂商和工厂人员不必是软件专家，他们负责生产食物、产生电力或者运行设备，他们寻找的是能够帮助他们完成这个过程的工具。”
        自动化和机器人已经成为现实，Clark补充道：“一些工厂仅仅需要很少的操作人员，原材料投入然后成品产出www.cechina.cn，所有组装任务都由SCADA过程和机器人自动完成。采用如此精密的软件对系统进行控制的优点在于几乎每一个产品都与上一个产品完全一致。我不相信今天能够将过程自动控制做到如此程度，但是它确实是全世界很多过程控制工程团队的目标。”
        终有一天这个目标将会实现。这种创新依赖于越来越多的日益复杂的工具，以及在设计、设备控制和生产过程中以从前不敢想象的方法集成HMI。“在某些方面，”Clark说道：“未来将要与控制系统打交道的年轻工人从小就生活在3D的环境中，3D显示界面已经出现在某些军事应用程序中。某一天它们也会涉足工业控制系统——而它们的登场秀毫无疑问会让我们无比惊讶。”
        从单一设备界面到实时企业级可视化平台

        借助于精密的软件www.cechina.cn，创建复杂的交互系统已成 为可能。HMI 就是内置有核心服务的综合 实时企业级可视化平台的智能中心。这个HMI 屏幕（见 图上方显示阵列）是进入周边应用程序的主节点。从单 一的上游节点，操作人员就能够操作指向设备和过程区 域的摄像头，还能获取趋势图、KPI、培训和用户指导 文件以及实时的人员作业视频。而且，针对移动作业还 可以使用平板电脑。当事件发生时（见图下方显示阵列 中的报警[21]），操作人员点击报警按键，然后每一个屏 幕都会立即调整显示相关的信息。摄像头会显示到底发 生了什么状况，显示被报警设备的趋势图和KPI 图，提 供实时数据和对比显示。HMI 上还能够显示被报警设备 的维护向导，如果需要的话，立即自动联络设备专家， 并提供视频。平板电脑屏幕能够自动调整，为操作人 员提供移动数据进行故障调查和事件响应。图片来源： Invensys